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i2c讲解以及zyqn中的使用

news 来源：原创 2024/9/20 15:16:33

文章目录

i2c讲解以及zyqn中的使用
- 什么是i2c
- - 工作时序：
  - 总线速度
- IIC的IO有什么特点
- - oc门和od门
  - - oc门与od门的基础知识
  - oc门和od门的功能
  - - 推挽电路
    - 开漏od和开集oc
- i2c访问温度传感器芯片SI7021
- 首先初始化i2c
- 温度湿度寄存器的读操作

i2c讲解以及zyqn中的使用

什么是i2c

https://blog.csdn.net/qq_39829913/article/details/104718185
这个i2c讲的非常好

它是电平触发采集的，不是边沿，时钟为0的时候，数据可以发生变化，的一种同步通信，IIC使用两根信号线进行通信：一根时钟线SCL，一根数据线SDA。IIC将SCL处于高时SDA拉低的动作作为开始信号，SCL处于高时SDA拉高的动作作为结束信号；传输数据时，SDA在SCL低电平时改变数据，在SCL高电平时保持数据，每个SCL脉冲的高电平传递1位数据。

工作时序：

数据有效性
在scl为高的时候，sda才有效
开始和结束
开始：在scl为高的时候，sda从高变低
结束：在scl为高的时候，sda从低变高
重复开始信号
重复开始信号（ReSTART/Sr）：在结束时不给出STOP信号，而以一个时钟周期内再次给出开始信号作为替代
字节格式
SDA数据线上的每个字节必须是8位，对于每次传输的字节数没有限制。每个字节（8位）数据传送完后紧跟着应答信号（ACK，第9位）。数据的先后顺序为：高位在前。
应答信号
协议规定数据传输过程必须包含应答（ACK）。接收器通过应答告知发送的字节已被成功接收，之后发送器可以进行下一个字节的传输。主机产生数据传输过程中的所有时钟，包括用于应答的第9个时钟。发送器在应答时钟周期内释放对SDA总线的控制，这样接收器可以通过将SDA线拉低告知发送器：数据已被成功接收。
应答信号分为两种：
1）当第9位(应答位)为低电平时，为 ACK （Acknowledge）信号
2）当第9位(应答位)为高电平时，为 NACK（Not Acknowledge）信号
主机发送数据，从机接收时，ACK信号由从机发出。当在SCL第9位时钟高电平信号期间，如果SDA仍然保持高电平，则主机可以直接产生STOP条件终止以后的传输或者继续ReSTART开始一个新的传输
从机发送数据，主机读取数据时，ACK信号由主机给出。主机响应ACK表示还需要再接收数据，而当主机接收完想要的数据后，通过发送NACK告诉从机读取数据结束、释放总线。随后主机发送STOP命令，将总线释放，结束读操作。

总线速度

在这里插入图片描述

为什么双向最高位3.4Mbps?

电气特性: I2C总线使用开漏（open-drain）或开集（open-collector）方式驱动，需要通过上拉电阻来提供高电平。这种设计使得数据线可以被任何一个设备拉低，以实现多主机控制。然而，这也意味着信号边沿的上升时间受到了限制，特别是在总线负载较重（许多设备连接到总线上）或总线电容较大的情况下。较慢的上升时间限制了最高传输速度。
时序和容错: 为了确保通信的可靠性，I2C协议定义了一系列时序要求，包括起始条件、停止条件、数据有效性等。这些时序要求确保了数据的完整性和设备之间的同步，但也对传输速率造成了限制。此外，协议还必须容纳一定的电气噪声和信号退化，这意味着必须有足够的时序余量来应对这些问题。
标准和模式: I2C协议定义了几种不同的速率模式，包括标准模式（最高100kbps）、快速模式（最高400kbps）、快速模式加（Fast Mode Plus，最高1Mbps）和高速模式（High Speed Mode，最高3.4Mbps）。每种模式都有其电气特性和时序要求，以适应不同的应用场景和性能需求。3.4Mbps的限制是高速模式下的最大速率，是通过改进驱动能力和时序控制来实现的。
兼容性和通用性: I2C总线的设计考虑了广泛的兼容性和通用性，以支持各种不同性能级别的设备共存。这意味着总线协议和电气特性必须在保持低成本和简单设计的同时，提供足够的通信速度。过高的速度可能会增加设计的复杂性和成本，同时减少与低速设备的兼容性。

IIC的IO有什么特点

https://blog.csdn.net/jiangdf/article/details/72779046
IIC总线上所有器件的SDA、SCL引脚输出驱动都为 开漏(OD) 结构，通过外接上拉电阻实现总线上所有节点SDA、SCL信号的线与逻辑关系。
在这里插入图片描述

oc门和od门

oc门与od门的基础知识

https://zhuanlan.zhihu.com/p/555471581
这个视频讲的挺好
https://www.bilibili.com/video/BV1EJ411T76A/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=4a58493d16f50229c3283d2be2c272ba

oc门和od门的功能

在这里插入图片描述

推挽电路

推挽输出两个管子始终处在一个导通另一个截止的状态。
在这里插入图片描述

但是推挽不能实现线与功能。

开漏od和开集oc

开漏和开集差不多，一个是cmos管，一个是三极管，现在就以三极管的oc来说，具体看知乎连接
在这里插入图片描述

因为 OC/OD 门电路不具备输出高电平的能力，所以在一般应用中，是需要外接上拉电阻的。 接上上拉电阻之后，输出是1就是三极管截止，输出是0就是三极管导通接地，不同的带上拉电阻的oc门都可以输出端相连，实现线与功能

i2c访问温度传感器芯片SI7021

已经是硬核的i2c，arm直接调用函数即可

首先初始化i2c

int InitialIic(XIicPs *iic, XIicPs_Config *config)
{int Status;//查找外设设备的配置结构体；config = XIicPs_LookupConfig(IIC_DEVICE_ID);//判断指针是否为空if (NULL == config) {return XST_FAILURE;}//通过配置结构体进行初始化外设；Status = XIicPs_CfgInitialize(iic, config, config-> BaseAddress);if (Status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}//设置 IIC速率；Status = XIicPs_SetSClk(iic, IIC_SCLK_RATE);//这里设置的是100kif (Status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}return XST_SUCCESS;
}

温度湿度寄存器的读操作

读寄存器时序(分两个步骤)，
在这里插入图片描述

通过写命令设置准备读的寄存器地址，i2c读之前要先写设备id+写命令、温湿度寄存器地址，

这里用封装好的函数来

	status = XIicPs_MasterSendPolled(iic, &HumCmd,ByteCount_part1,IIC_SLAVE_ADDR);//IIC_SLAVE_ADDR为设备id，HumCmd为寄存器地址，ByteCount_part1是要写入的字节数（因为寄存器地址为1个字节所以设置为1）if (status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}

然后再启动读数据，7个设备id+1个读命令

这里用封装好的函数来

	status = XIicPs_MasterRecvPolled(iic, Hdata, ByteCount_part2, IIC_SLAVE_ADDR);//ByteCount_part2为2，因为要读2个字节出来，IIC_SLAVE_ADDR还要给进去，但寄存器地址不给了，满足i2c时序if (status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}